通过单片机来设计自由摆的平板控制系统
（文章来源：电气新科技）
本文采用角度传感器，运算放大器，ad转换器采集平板变化信息，通过单片机，产生脉冲信号，控制电机模块驱动步进电机带动平板转动，摆杆角度越大步进电机转过的角度越大，从而控制平板状态基本保持水平，实现自由摆得平板控制。
自由摆的平板系统基本组成原理，根据自由摆的平板控制系统的设计要求，电机控制平板，当摆杆移动时要保持平板的平衡，因此需要采用传感器获得摆杆移动的角度值，再通过电机控制平板旋转相应的角度，从而保持平板的水平位置。其基本组成框图原理如下：
采用日本村田公司的env05g陀螺传感器，安装于平板，以获得平板的位置和姿态信息。当摆杆移动时，平板的水平位置会发生变化，此信号通过调理电路输入到ad0809转换器，单片机获得摆杆的变化信息，控制ta8435芯片，使摆杆上的电机也作相应的旋转，及时调整平板变化位置，从而使平板基本保持水平的位置。
硬件电路设计包括：传感器与信号采集电路，单片机控制电机电路。传感器采用日本村田公司的env05g陀螺传感器，通过检测，测量角度，实现运动物体的位置控制和姿态控制，它具备高可靠性，高精度，快响应，低噪音特点。
其输出到传感器外围调理电路，是一个由lm324运放组成的二阶压控源rc低通滤波器，信号从同相端输入，具有较高的输入阻抗，放大器的增益为：auf=1+rf/r1=1+33k/56k=1.589。输出信号首先经r1，r3分压，分压比为：56/(33+56)=0.629调理电路放大倍数为：0.629*1.589=1，传感器信号调理电路输出即为角度传感器能够输出的角度范围值。设计中将角度传感器放在摆杆上，从静止开始来回旋转，即可得到摆杆的实时角速度值，再通过软件处理输出角度值。
由于陀螺仪传感器输出为模拟信号，处理器单片机要想使用其提供的信息，必须进行a/d转换，把模拟信号转变为数字信号，从而实时得到角速度值。将运算放大器vout输入给0809的in0，将电压模拟信号转变为与之对应相等的数字信号，输入给单片机进行数据处理。oe端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
ad0809的数据输出公式为：vout=vin*255/5=vin*51,其中vin为输入模拟电压，vout为输出数据。ale为地址锁存允许输入线，高电平有效。clk为时钟输入信号线。adc0809内部无时钟电路，本设计中用单片机给adc0809提供时钟信号，减少硬件电路。将a/d转换输出out口与单片机p2口相连，单片机接收的输入数字角速度量。
电机选择42byghw208型步进电机，此电机是两相四线制，体型较小，力矩可以满足要求。步进电机整步工作情况下，距角为1.8°，所以一个脉冲使电机转动1.8°。单片机电路，ad换后的数字信号交由单片机处理。由θ传=θ电机 ，通过控制步进电机输入脉冲频率控制其转动的角度，即可以基本实现要求，使平板在摆杆一个周期内转一圈，五个周期转五圈，也可以保持电机角度与摆杆角度相等，以此实现基本要求，使平板保持水平，实现硬币不能掉下的任务。
使平板随着摆杆的摆动而旋转：预计摆杆摆动一个周期所需的时间t，以此作为平板旋转一周的时间，则电机的角速度为360/t deg/s，因为电机步进角为1.8度，故所需脉冲频率360/(t*1.8)。以此计算出定时器的中断次数n，即可控制平板随着摆杆的摆动而旋转，摆杆摆一个周期，平板旋转一周。
使平板保持水平：开始——传感器电压增加——单片机控制电机左转，根据传感器输出电压幅值大小确定定时器定时时间，从而确定频率，从而控制步进电机的转速。用手推摆杆至50度，激光笔照射程序：推动摆杆至某一固定位置，由三角形角度关系及正余弦定理确定电机所需旋转角度，从而确定电机所需脉冲数目。由单片机产生100hz的定时中断，由程序设置中断的数目，从而控制步进电机转过的角度。
国内首座大型构网型储能电站成功送电、并网运行
STM32 嵌入式面试28个知识点分享
物联网(IoT)正在多个行业脱颖而出
宁德时代麒麟电池已正式量产
百度自动驾驶出租车服务在北京全面开放，可免费试乘服务
通过单片机来设计自由摆的平板控制系统
卷积码,卷积码是什么意思
一周大事件：欧普照明与整装领域先行者名匠装饰举行战略签约仪式
安装与维护齿轮减速电机时需注意的事项
Redmi K30系列曝光将率搭载高通最新的5G处理器
CI520读卡芯片兼容CV520支持ISO/IEC14443
简单的开关电源电路图分享 六款简单的开关电源电路设计方案
红米Note8评测 “宇宙良心”同价位无槽点
全志R128应用开发案例—适配SPI驱动ST7789V2.4寸LCD
基于ATECLOUD新能源汽车电机驱动电路测试方案
怎样去确保云存储的安全
是德科技发布高性能比特误码率测试解决方案
FPGA的优势和汽车电子主流需求吻合 利用FPGA提供灵活的解决方案
双十二移动电源选购指南：支持快充的移动电源分享
2030年，无人机市场的价值将达到558亿美元
本文采用角度传感器，运算放大器，ad转换器采集平板变化信息，通过单片机，产生脉冲信号，控制电机模块驱动步进电机带动平板转动，摆杆角度越大步进电机转过的角度越大，从而控制平板状态基本保持水平，实现自由摆得平板控制。
自由摆的平板系统基本组成原理，根据自由摆的平板控制系统的设计要求，电机控制平板，当摆杆移动时要保持平板的平衡，因此需要采用传感器获得摆杆移动的角度值，再通过电机控制平板旋转相应的角度，从而保持平板的水平位置。其基本组成框图原理如下：
采用日本村田公司的env05g陀螺传感器，安装于平板，以获得平板的位置和姿态信息。当摆杆移动时，平板的水平位置会发生变化，此信号通过调理电路输入到ad0809转换器，单片机获得摆杆的变化信息，控制ta8435芯片，使摆杆上的电机也作相应的旋转，及时调整平板变化位置，从而使平板基本保持水平的位置。
硬件电路设计包括：传感器与信号采集电路，单片机控制电机电路。传感器采用日本村田公司的env05g陀螺传感器，通过检测，测量角度，实现运动物体的位置控制和姿态控制，它具备高可靠性，高精度，快响应，低噪音特点。
其输出到传感器外围调理电路，是一个由lm324运放组成的二阶压控源rc低通滤波器，信号从同相端输入，具有较高的输入阻抗，放大器的增益为：auf=1+rf/r1=1+33k/56k=1.589。输出信号首先经r1，r3分压，分压比为：56/(33+56)=0.629调理电路放大倍数为：0.629*1.589=1，传感器信号调理电路输出即为角度传感器能够输出的角度范围值。设计中将角度传感器放在摆杆上，从静止开始来回旋转，即可得到摆杆的实时角速度值，再通过软件处理输出角度值。
由于陀螺仪传感器输出为模拟信号，处理器单片机要想使用其提供的信息，必须进行a/d转换，把模拟信号转变为数字信号，从而实时得到角速度值。将运算放大器vout输入给0809的in0，将电压模拟信号转变为与之对应相等的数字信号，输入给单片机进行数据处理。oe端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
ad0809的数据输出公式为：vout=vin*255/5=vin*51,其中vin为输入模拟电压，vout为输出数据。ale为地址锁存允许输入线，高电平有效。clk为时钟输入信号线。adc0809内部无时钟电路，本设计中用单片机给adc0809提供时钟信号，减少硬件电路。将a/d转换输出out口与单片机p2口相连，单片机接收的输入数字角速度量。
电机选择42byghw208型步进电机，此电机是两相四线制，体型较小，力矩可以满足要求。步进电机整步工作情况下，距角为1.8°，所以一个脉冲使电机转动1.8°。单片机电路，ad换后的数字信号交由单片机处理。由θ传=θ电机 ，通过控制步进电机输入脉冲频率控制其转动的角度，即可以基本实现要求，使平板在摆杆一个周期内转一圈，五个周期转五圈，也可以保持电机角度与摆杆角度相等，以此实现基本要求，使平板保持水平，实现硬币不能掉下的任务。
使平板随着摆杆的摆动而旋转：预计摆杆摆动一个周期所需的时间t，以此作为平板旋转一周的时间，则电机的角速度为360/t deg/s，因为电机步进角为1.8度，故所需脉冲频率360/(t*1.8)。以此计算出定时器的中断次数n，即可控制平板随着摆杆的摆动而旋转，摆杆摆一个周期，平板旋转一周。
使平板保持水平：开始——传感器电压增加——单片机控制电机左转，根据传感器输出电压幅值大小确定定时器定时时间，从而确定频率，从而控制步进电机的转速。用手推摆杆至50度，激光笔照射程序：推动摆杆至某一固定位置，由三角形角度关系及正余弦定理确定电机所需旋转角度，从而确定电机所需脉冲数目。由单片机产生100hz的定时中断，由程序设置中断的数目，从而控制步进电机转过的角度。
国内首座大型构网型储能电站成功送电、并网运行
STM32 嵌入式面试28个知识点分享
物联网(IoT)正在多个行业脱颖而出
宁德时代麒麟电池已正式量产
百度自动驾驶出租车服务在北京全面开放，可免费试乘服务
通过单片机来设计自由摆的平板控制系统
卷积码,卷积码是什么意思
一周大事件：欧普照明与整装领域先行者名匠装饰举行战略签约仪式
安装与维护齿轮减速电机时需注意的事项
Redmi K30系列曝光将率搭载高通最新的5G处理器
CI520读卡芯片兼容CV520支持ISO/IEC14443
简单的开关电源电路图分享 六款简单的开关电源电路设计方案
红米Note8评测 “宇宙良心”同价位无槽点
全志R128应用开发案例—适配SPI驱动ST7789V2.4寸LCD
基于ATECLOUD新能源汽车电机驱动电路测试方案
怎样去确保云存储的安全
是德科技发布高性能比特误码率测试解决方案
FPGA的优势和汽车电子主流需求吻合 利用FPGA提供灵活的解决方案
双十二移动电源选购指南：支持快充的移动电源分享
2030年，无人机市场的价值将达到558亿美元